【終稿全套】Φ300研磨機(jī)設(shè)計(總體結(jié)構(gòu)設(shè)計)【6張CAD圖紙+文檔】
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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(文獻(xiàn)翻譯) 畢業(yè)設(shè)計(論文)文獻(xiàn)翻譯 院(系)名稱工學(xué)院機(jī)械系 專業(yè)名稱機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名潘 其 好 指導(dǎo)教師李 長 詩 2012年 03 月 10 日黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)文獻(xiàn)翻譯 第 11 頁基于注塑模具鋼研磨和拋光工序的自動化表面處理晁常溫途利(美國)摘要:本文研究了注塑模具鋼自動研磨與球面拋光加工工序的可能性,這種注塑模具鋼P(yáng)DS5的塑性曲面是在數(shù)控加工中心完成的。這項研究已經(jīng)完成了磨削刀架的設(shè)計與制造。 最佳表面研磨參數(shù)是在鋼鐵PDS5 的加工中心測定的。對于PDS5注塑模具鋼的最佳球面研磨參數(shù)是以下一系列的組合:研磨材料的磨料為粉紅氧化鋁,進(jìn)給量500毫米/分鐘,磨削深度20微米,磨削轉(zhuǎn)速為18000RPM。用優(yōu)化的參數(shù)進(jìn)行表面研磨,表面粗糙度Ra值可由大約1.60微米改善至0.35微米。 用球拋光工藝和參數(shù)優(yōu)化拋光,可以進(jìn)一步改善表面粗糙度Ra值從0.343微米至0.06微米左右。在模具內(nèi)部曲面的測試部分,用最佳參數(shù)的表面研磨、拋光,曲面表面粗糙度就可以提高約2.15微米到0 0.07微米。關(guān)鍵詞: 自動化表面處理 拋光 磨削加工 表面粗糙度 田口方法 一、引言塑膠工程材料由于其重要特點,如耐化學(xué)腐蝕性、低密度、易于制造,并已日漸取代金屬部件在工業(yè)中廣泛應(yīng)用。 注塑成型對于塑料制品是一個重要工藝。注塑模具的表面質(zhì)量是設(shè)計的本質(zhì)要求,因為它直接影響了塑膠產(chǎn)品的外觀和性能。 加工工藝如球面研磨、拋光常用于改善表面光潔度。步距研磨高度球磨研磨進(jìn)給速度工作臺研磨工具(輪子)的安裝已廣泛用于傳統(tǒng)模具的制造產(chǎn)業(yè)。自動化表面研磨加工工具的幾何模型將介紹。自動化表面處理的球磨研磨工具將得到示范和開發(fā)。 圖1 球面研磨過程示意圖磨削速度, 磨削深度,進(jìn)給速率和砂輪尺寸、研磨材料特性(如磨料粒度大?。┦乔蛐窝心スに囍兄饕膮?shù),如圖1(球面研磨過程示意圖)所示。注塑模具鋼的球面研磨最優(yōu)化參數(shù)目前尚未在文獻(xiàn)得到確切的依據(jù)。 進(jìn)給研磨球工作臺研磨深度研磨表面近年來 ,已經(jīng)進(jìn)行了一些研究,確定了球面拋光工藝的最優(yōu)參數(shù)(圖2) (球面拋光過程示意圖)。 比如,人們發(fā)現(xiàn), 用碳化鎢球滾壓的方法可以使工件表面的塑性變形減少,從而改善表面粗糙度、表面硬度、抗疲勞強(qiáng)度。 拋光的工藝的過程是由加工中心和車床共同完成的。對表面粗糙度有重大影響的拋光工藝主要參數(shù),主要是球或滾子材料,拋光力, 進(jìn)給速率,拋光速度,潤滑、拋光率及其他因素等。注塑模具鋼P(yáng)DS5的表面拋光的參數(shù)優(yōu)化,分別結(jié)合了油脂潤滑劑,碳化鎢球,拋光速度200毫米/分鐘,拋光力300牛,40微米的進(jìn)給量。采用最佳參數(shù)進(jìn)行表面研磨和球面拋光的深度為2.5微米。 通過拋光工藝,表面粗糙度可以改善大致為40至90。 圖2 球面拋光過程示意圖此項目研究的目的是,發(fā)展注塑模具鋼的球形研磨和球面拋光工序,這種注塑模具鋼的曲面實在加工中心完成的。表面光潔度的球研磨與球拋光的自動化流程工序,如圖3所示。 我們開始自行設(shè)計和制造的球面研磨工具及加工中心的對刀裝置。利用田口正交法,確定了表面球研磨最佳參數(shù)。選擇為田口L18型矩陣實驗相應(yīng)的四個因素和三個層次。 用最佳參數(shù)進(jìn)行表面球研磨則適用于一個曲面表面光潔度要求較高的注塑模具。 為了改善表面粗糙, 利用最佳球面拋光工藝參數(shù),再進(jìn)行對表層打磨。PDS試樣的設(shè)計與制造選擇最佳矩陣實驗因子確定最佳參數(shù)實施實驗分析并確定最佳因子進(jìn)行表面拋光應(yīng)用最佳參數(shù)加工曲面測量試樣的表面粗糙度球研磨和拋光裝置的設(shè)計與制造圖3自動球面研磨與拋光工序的流程圖2、 球研磨的設(shè)計和對準(zhǔn)裝置 實施過程中可能出現(xiàn)的曲面的球研磨,研磨球的中心應(yīng)和加工中心的Z軸相一致。 球面研磨工具的安裝及調(diào)整裝置的設(shè)計,如圖4(球面研磨工具及其調(diào)整裝置)所示。電動磨床展開了兩個具有可調(diào)支撐螺絲的刀架。磨床中心正好與具有輔助作用的圓錐槽線配合。 擁有磨床的球接軌,當(dāng)兩個可調(diào)支撐螺絲被收緊時,其后的對準(zhǔn)部件就可以拆除。研磨球中心坐標(biāo)偏差約為5微米, 這是衡量一個數(shù)控坐標(biāo)測量機(jī)性能的重要標(biāo)準(zhǔn)。 機(jī)床的機(jī)械振動力是被螺旋彈簧所吸收。球形研磨球和拋光工具的安裝,如圖5(a. 球面研磨工具的圖片. b.球拋光工具的圖片)所示。為使球面磨削加工和拋光加工的進(jìn)行,主軸通過球鎖機(jī)制而被鎖定。 模柄彈簧工具可調(diào)支撐緊固螺釘磨球自動研磨磨球組件圖4 球面研磨工具及其調(diào)整裝置圖5 a. 球面研磨工具的圖片. b.球拋光工具的圖片三、矩陣實驗的規(guī)劃3.1田口正交表利用矩陣實驗田口正交法,可以確定參數(shù)的有影響程度。 為了配合上述球面研磨參數(shù),該材料磨料的研磨球(直徑10毫米),進(jìn)給速率,研磨深度,在次研究中電氣磨床被假定為四個因素,指定為從A到D(見表1實驗因素和水平)。三個層次的因素涵蓋了不同的范圍特征,并用了數(shù)字1、2、3標(biāo)明。挑選三類磨料,即碳化硅,白色氧化鋁,粉紅氧化鋁來研究. 這三個數(shù)值的大小取決于每個因素實驗結(jié)果。選定L18型正交矩陣進(jìn)行實驗,進(jìn)而研究四三級因素的球形研磨過程。表1實驗因素和水平因素水平123 A.研磨材料碳化硅白色氧化鋁粉紅氧化鋁 B.供給量(mm/min)50100200C.研磨深度(m)205080 D.轉(zhuǎn)速(rpm)1200018000240003.2數(shù)據(jù)分析的界定 工程設(shè)計問題,可以分為較小而好的類型,象征性最好類型,大而好類型,目標(biāo)取向類型等。 信噪比(S/N)的比值,常作為目標(biāo)函數(shù)來優(yōu)化產(chǎn)品或者工藝設(shè)計。 被加工面的表面粗糙度值經(jīng)過適當(dāng)?shù)亟M合磨削參數(shù),應(yīng)小于原來的未加工表面。 因此,球面研磨過程屬于工程問題中的小而好類型。這里的信噪比(S/N),按下列公式定義: =10 log 平方等于質(zhì)量特性=10 log (1)這里,y不同噪聲條件下所觀察的質(zhì)量特性n實驗次數(shù)從每個L18型正交實驗得到的信噪比(S/N)數(shù)據(jù),經(jīng)計算后,運(yùn)用差異分析技術(shù)(變異)和殲比檢驗來測定每一個主要的因素。 優(yōu)化小而好類型的工程問題問題更是盡量使最大而定。各級選擇的最大化將對最終的因素有重大影響。 最優(yōu)條件可視研磨球而待定。四、實驗工作和結(jié)果這項研究使用的材料是PDS5工具鋼(相當(dāng)于艾西塑膠模具), 它常用于大型注塑模具產(chǎn)品在國內(nèi)汽車零件領(lǐng)域和國內(nèi)設(shè)備。 該材料的硬度約HRC33(HS46)。 具體好處之一是, 由于其特殊的熱處理前處理,模具可直接用于未經(jīng)進(jìn)一步加工工序而對這一材料進(jìn)行加工。式樣的設(shè)計和制造,應(yīng)使它們可以安裝在底盤,來測量相應(yīng)的反力。 PDS5試樣的加工完畢后,裝在大底盤上在三坐標(biāo)加工中心進(jìn)行了銑削,這種加工中心是由鋼鐵公司所生產(chǎn)(中壓型三號),配備了FANUC-18M公司的數(shù)控控制器(0.99型)。用hommelwerket4000設(shè)備來測量前機(jī)加工前表面的粗糙度,使其可達(dá)到1.6微米。 圖6試驗顯示了球面磨削加工工藝的設(shè)置。 一個由Renishaw公司生產(chǎn)的視頻觸摸觸發(fā)探頭,安裝在加工中心上,來測量和確定和原始式樣的協(xié)調(diào)。 數(shù)控代碼所需要的磨球路徑由PowerMILL軟件產(chǎn)。這些代碼經(jīng)過RS232串口界面,可以傳送到裝有控制器的數(shù)控加工中心上。加工中心數(shù)控機(jī)床電腦圖6完成了L18型矩陣實驗后,表2 (PDS5試樣光滑表層的粗糙度)總結(jié)了光滑表面的粗糙度RA值,計算了每一個L18型矩陣實驗的信噪比(S/N),從而用于方程(1)。通過表2提供的各個數(shù)值,可以得到四種不同程度因素的平均信噪比(S/N),在圖7中已用圖表顯示。表2 PDS5試樣光滑表層的粗糙度實驗序號ABCDS/N(dB)Mean111110.350.350.359.1190.350212220.370.360.388.6340.370313330.410.440.407.5970.417421230.630.650.643.8760.640522310.730.770.782.3800.760623120.450.420.397.5300.420731320.340.310.329.8010.323832130.270.250.2811.4710.267933210.320.320.329.8970.3201011220.350.390.408.3900.3801112330.410.500.436.9680.4471213110.400.390.427.8830.4031321130.330.340.319.7120.3271422210.480.500.476.3120.4831523320.570.610.534.8680.5701631310.590.550.545.0300.5601732120.360.360.358.9540.3571833230.570.530.535.2930.543控制因素信噪比圖7 控制影響因素球面研磨工藝的目標(biāo),就是通過確定每一種因子的最佳優(yōu)化程度值,來使試樣光滑表層的表面粗糙度值達(dá)到最小。因為 log是一個減函數(shù),我們應(yīng)當(dāng)使信噪比(S/N)達(dá)到最大。因此,我們能夠確定每一種因子的最優(yōu)程度使得的值達(dá)到最大。因此基于這個點陣式實驗的最優(yōu)轉(zhuǎn)速應(yīng)該是18000RPM,如表3(優(yōu)化組合球面研磨參數(shù))所示。表3 優(yōu)化組合球面研磨參數(shù)因素水平 A.研磨材料白色氧化鋁 B.供給量(mm/min)50mm/minC.研磨深度(m)20m D.轉(zhuǎn)速(rpm)18000rpm從田口矩陣實驗獲得的球面研磨優(yōu)化參數(shù),適用于曲面光滑的模具,從而改善表面的粗糙度。選擇香水瓶為一個測試載體。對于被測物體的模具數(shù)控加工中心,由PowerMILL軟件來模擬測試。經(jīng)過精銑,通過使用從田口矩陣實驗獲得的球面研磨優(yōu)化參數(shù),模具表面進(jìn)一步光滑。緊接著,使用打磨拋光的最佳參數(shù),來對光滑曲面進(jìn)行拋光工藝,進(jìn)一步改善了被測物體的表面粗糙度。(見圖 9)。模具內(nèi)部的表面粗糙度用hommelwerket4000設(shè)備來測量。模具內(nèi)部的表面粗糙度RA的平均值為2.15微米,光滑表面粗糙度RA的平均值為0.45微米,拋光表面粗糙度RA的平均值為0.07微米。被測物體的光滑表面的粗糙度改善了:(2.15-0.45)/2.15=79.1,拋光表面的粗糙度改善了:(2.15-0.07)/2.15=96.7。拋光表面Ra=0.07m內(nèi)部表面Ra=2.15m光滑表面Ra=0.45m圖8 被測物體表面粗糙度五、結(jié)論在這項工作中,對注塑模具的曲面進(jìn)行了自動球面研磨與球面拋光加工,并將其工藝最佳參數(shù)成功地運(yùn)用到加工中心上。 設(shè)計和制造了球面研磨裝置(及其對準(zhǔn)組件)。通過實施田口L18型矩陣進(jìn)行實驗,確定了球面研磨的最佳參數(shù)。對于PDS5注塑模具鋼的最佳球面研磨參數(shù)是以下一系列的組合:材料的磨料為粉紅氧化鋁,進(jìn)給量料500毫米/分鐘,磨削深度20微米,轉(zhuǎn)速為18000RPM。通過使用最佳球面研磨參數(shù),試樣的表面粗糙度Ra值從約1.6微米提高到0.35微米。應(yīng)用最優(yōu)化表面磨削參數(shù)和最佳拋光參數(shù),來加工模具的內(nèi)部光滑曲面,可使模具內(nèi)部的光滑表面改善79.1,拋光表面改善96.7。參考文獻(xiàn)1 Tian Chunlin. Lapping Metal Mirror at High Speed. SPIE Vol.4223,20002 A.C Eringen. Theory of Nonlocal Elasticity and some Applications. Mechanice,21(4),19873 E.Uhimann. Surface Formation in Feed Grinding of Advanced Ceramics with and Without Ultrasonic Assistance of CIRP Vol.47(1),19984 Zhao Ji etc. Study on automatic polishing injection mold,Journal of the Society of Grinding Engineers. Vol. 39,No 4,19955 A.H. Tedric, Rolling Bearing Analysis, fourth ed., John Wiley, 20016 International Standard ISO 76, Rolling BearingsStatic Load Ratings, second ed., 1987-02-017 International Standard ISO 281, Rolling BearingsDynamic Load Ratings and Rating Life, first ed., 1990-12-018 American National Standard, ANSI/AFMA Std 9-1990, “Load Ratings and Fatigue Life for Ball Bearings”9 J.I. Amasorrain, Anlisis esttico de tornillera en coronas de orientacin. , Ikerlan (1999).10 J.I. Amasorrain, Clculo de esfuerzos en rodamientos de bolas. , Ikerlan (1997).
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